Supercomputadoras para estudiar átomos cercanos a agujeros negros
(NC&T) El astrónomo Anil Pradhan de la Universidad Estatal de Ohio, y los miembros de su equipo han usado supercomputadoras para realizar los cálculos de energía más precisos jamás hechos para estos átomos y sus propiedades. Como resultado, los astrónomos, en particular aquellos que buscan agujeros negros, tendrán una mejor idea de las huellas que deben buscar cuando examinan materia muy lejana en el espacio utilizando telescopios de rayos X.
El estudio reúne cuestiones de física atómica, aspectos de la teoría de la relatividad de Einstein, observaciones astronómicas punteras, y algunas de las supercomputadoras más rápidas del mundo.
Los astrónomos han espiado mares de átomos supercalientes en forma de plasma, circulando alrededor de los centros de galaxias muy brillantes, llamados "núcleos galácticos activos". El plasma se considera un signo indicador de la presencia de un agujero negro; el agujero negro en sí es invisible, pero cualquier material girando en una espiral descendente hacia el punto central, resulta una huella evidente. El plasma, muy caliente, brilla intensamente en rayos X.
Antes de emprender con suficientes garantías de éxito estudios para analizar a los escurridizos agujeros negros ocultos en las galaxias activas, los astrónomos necesitan medir con mucha precisión los niveles de energía de los átomos excitados en el plasma, y comparar las mediciones con lo que se sabe sobre la física atómica.
 | | Anil Pradhan. (Foto: OSU) |
Después de años elaborando software, y miles de horas de tiempo de computación en el Centro de Supercomputadoras de Ohio, Pradhan y su equipo (el cual está dirigido también por Sultana Nahar, investigadora principal y de la Universidad Estatal de Ohio) calcularon los niveles de energía de átomos a altísimas temperaturas, de elementos que van desde el carbono al hierro (los átomos que se encuentran en esos plasmas).
Algunos de los valores previamente aceptados para estos átomos tenían tasas reconocidas de error que en el mejor de los casos era de un 30 por ciento, y en el peor alcanzaba hasta un 300 por ciento. Con los nuevos cálculos obtenidos en este estudio, se ha logrado reducir la tasa de error para todos los átomos a un pequeño porcentaje.
Esto significa que desde ahora, cuando los astrónomos registren imágenes de rayos X de objetos en el espacio, tendrán una mejor idea de qué átomos están presentes en la composición del material que están viendo, y las condiciones físicas dentro del objeto.
El átomo que interesa a la mayoría de cazadores de agujeros negros es el hierro, y allí es donde la teoría de la relatividad general de Einstein interviene.
La inmensa gravedad de un agujero negro debería, según la relatividad, distorsionar la señal de rayos X recibida en la Tierra, particularmente para los átomos de hierro. La señal está en el espectro, que se ve como una serie de líneas, con cada átomo representado por su propia línea. Una raya en particular, llamada la línea K-alfa del hierro, aparece ensanchada en rayos X provenientes del centro de las galaxias activas, y usualmente se toma como indicación clave de un agujero negro.
La observación más directa de un agujero negro se considera que es la señal vislumbrada en la línea K-alfa del hierro. Así que es muy importante estar en condiciones de poder determinar si se ensancha porque hay un agujero negro cerca, o si puede ocurrir por alguna otra causa.
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